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低温烧结BaO·Al_2O_3·SiO_2系微晶玻璃的析晶特性及应用研究

作　者: 吴剑锋
导　师: 堵永国
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 微晶玻璃 钡长石 晶核剂 析晶动力学 C_f/SiC复合材料 抗氧化涂层
分类号: TQ171.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 239次
引　用: 2次
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内容摘要


BaO·Al2O3·SiO2（BAS）系微晶玻璃综合性能优良,是目前微晶玻璃体系研究的热点之一。论文在充分调研的基础上,系统地研究了多种晶核剂对BAS系微晶玻璃析晶、晶型转变及性能的影响,探索BAS系微晶玻璃用于Cf/SiC复合材料抗氧化涂层的可行性。本文采用烧结法制备BAS系微晶玻璃,通过改变基础玻璃组分,添加助熔剂B2O3,降低了BAS系微晶玻璃的熔炼温度、烧结温度和晶化温度,实现了BAS系微晶玻璃整个制备过程的低温化。本文采用DSC、XRD等分析测试手段研究了多种晶核剂对BAS系微晶玻璃的析晶、晶型转变、致密度、膨胀系数和抗弯强度的影响。结果表明,在化学计量比BAS系微晶玻璃中,晶核剂ZrO2促进六方钡长石向单斜钡长石的转变,提高了抗弯强度和致密度。在高钡含量的BAS系微晶玻璃中,ZrO2抑制六方钡长石和单斜钡长石的析出,有利于制备高膨胀系数BAS系微晶玻璃。因此ZrO2是BAS系微晶玻璃较为理想的晶核剂。通过研究烧结工艺参数对烧结试样致密度的影响,综合考虑成本和效率等因素,确定最佳烧结工艺为:升温速度为2℃·min-1,烧结时间为60 min。采用最佳烧结工艺,研究了晶化工艺对BAS系微晶玻璃热膨胀系数的影响。通过调节晶化时间,控制六方相和单斜相的比例,可实现BAS热膨胀系数在4～11 ppm（40～400℃）范围内的系列化。研究BAS系微晶玻璃非等温转变动力学发现,六方钡长石表现出整体析晶特性;研究等温转变动力学发现,不加形核剂时单斜钡长石表现出整体析晶特性,加入形核剂ZrO2时,单斜钡长石表现出表面析晶特性。BAS系微晶玻璃用于Cf/SiC复合材料抗氧化涂层时,1000℃时热冲击性能优于800℃。采用BAS系微晶玻璃生带制备的抗氧化涂层有一定的抗氧化作用,1000℃氧化10h质量损失率为5%。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-30
  1.1 微晶玻璃  12-13
  1.2 BaO·Al_2O_3·SiO_2系微晶玻璃  13-24
    1.2.1 BAS系微晶玻璃的制备  14-15
    1.2.2 钡长石的晶型  15-16
    1.2.3 钡长石相转变机理研究进展  16-17
    1.2.4 钡长石相转变的促进方法  17-20
    1.2.5 BAS系微晶玻璃的应用  20-24
  1.3 C_f/SiC复合材料  24-28
    1.3.1 陶瓷基复合材料  24
    1.3.2 C_f/SiC的性能和应用  24-26
    1.3.3 C_f/SiC复合材料的抗氧化  26-28
  1.4 论文的研究内容、意义和创新点  28-30
    1.4.1 论文的研究内容  28
    1.4.2 论文的研究意义  28-29
    1.4.3 论文的创新点  29-30
第二章 材料的制备与研究方法  30-44
  2.1 实验所用化学药品和仪器设备  30-31
  2.2 实验材料的成分设计与制备  31-34
    2.2.1 BAS微晶玻璃的成分设计  31-32
    2.2.2 玻璃粉的制备  32
    2.2.3 条状样品的制备  32-34
  2.3 测试分析原理  34-38
    2.3.1 X-射线衍射分析  34-36
    2.3.2 热分析  36-38
  2.4 微晶玻璃的性能表征  38-41
    2.4.1 条状样品的烧结  38-39
    2.4.2 致密度的表征  39-40
    2.4.3 膨胀系数测试  40
    2.4.4 抗弯强度测试  40-41
  2.5 涂层的制备和性能测试  41-44
    2.5.1 涂层的制备  41-42
    2.5.2 涂层的性能测试  42-44
第三章 晶核剂对BAS系微晶玻璃的影响  44-59
  3.1 晶核剂对化学计量比BAS系微晶玻璃的影响  44-51
    3.1.1 晶核剂对化学计量比BAS系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响  44-50
    3.1.2 晶核剂对化学计量比BAS系微晶玻璃性能的影响  50-51
  3.2 晶核剂对非化学计量比BAS系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响  51-54
  3.3 BAS系微晶玻璃的烧结致密化和膨胀系数系列化  54-57
    3.3.1 烧结致密化  54-56
    3.3.2 膨胀系数系列化研究  56-57
  3.4 小结  57-59
第四章 BAS系微晶玻璃析晶和晶型转变动力学  59-66
  4.1 析晶动力学研究  59-62
    4.1.1 非等温析晶动力学分析  59-60
    4.1.2 等温转变动力学分析  60-62
  4.2 析晶机理研究  62-65
  4.3 小结  65-66
第五章 BAS系微晶玻璃用于C_f/SiC复合材料抗氧化涂层的探索  66-74
  5.1 热冲击性能  66-70
  5.2 用BAS系微晶玻璃生带制备涂层的尝试  70-73
  5.3 小结  73-74
第六章 结束语  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-83
作者在学期间取得的学术成果  83

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 玻璃工业 > 基础理论
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